WWW.REFERATCENTRAL.ORG.UA - Я ТУТ НАВЧАЮСЬ

... відкритий, безкоштовний архів рефератів, курсових, дипломних робіт

ГоловнаІнформатика, Компютерні науки → Інформаційні системи в наукових дослідженнях - Реферат

Інформаційні системи в наукових дослідженнях - Реферат


Реферат
на тему:
Інформаційні системи в наукових дослідженнях
Можна виділити наступні напрями використання інформаційних систем у наукових дослідженнях:
- імітаційне моделювання в природно-наукових і соціально-економічних сферах;
- автоматизоване проектування;
- логічне проектування;
- штучний інтелект у САПР;
- інформаційні механізми катастроф у суспільних системах;
- оптимізаційні завдання в техніці;
- високопродуктивні обчислювальні системи.
Імітаційне моделювання як новий науковий напрям у прикладній математиці та кібернетиці почало інтенсивно розвиватися в кінці 60-х рр., коли стали широко впроваджуватися і використовуватися складні технічні системи в самих різноманітних сферах людської діяльності (космос, транспорт, біологія, медицина, економіка, нові технології на виробництві та ін.).
Такі системи базуються на засобах обчислювальної техніки та включають до свого складу вимірювальні та керуючі комплекси, технологічне обладнання, людей-операторів. Їх дослідження традиційними математичними засобами стало неможливим або ж вони описуються такою великою кількістю математичних співвідношень, що знайти рішення виникаючих задач у прийнятний час практично неможливо, навіть за допомогою потужних ЕОМ. Закони функціонування подібних систем не завжди відомі. Поведінка систем багато в чому визначається людським чинником, що створює додаткову невизначеність при спробі їх обліку. Створювані системи багато в чому унікальні, що не дозволяє повною мірою використати дані та інформацію, отримані з інших аналогічних систем. Експерименти з самою системою або неможливі, або мають надто обмежене значення. Крім того, системи великого масштабу - багатофункціональні, тобто якість їх роботи оцінюється за багатьма чинниками.
Проблеми підвищення ефективності різних ланок у техніці та економіці вимагають розвитку нових методів дослідження, що враховують вказані особливості. Імітаційне моделювання, по суті, і стало єдиним методом вирішення задач подібного типу.
Існує багато визначень методу "Імітаційне моделювання" як інструментарію дослідження складних систем, але ми зупинимося на визначенні, наведеному в монографії відомого американського фахівця Р.Шеннона "Імітаційне моделювання систем - мистецтво і наука": "імітаційне моделювання є експериментальною і прикладною методологією, що має на меті:
- опис поведінки системи;
- побудова теорії і гіпотези, які можуть пояснити поведінку, що спостерігається;
- використання цієї теорії для прогнозу майбутньої поведінки і оцінки (з обмеженнями, що накладаються деяким критерієм або сукупністю критеріїв) різних стратегій, що забезпечує функціонування даної системи".
З погляду комп'ютерної реалізації імітаційне моделювання - це комплексний метод дослідження складних систем на ЕОМ, що включає побудову концептуальних, математичних і програмних моделей, виконання широкого спектра цілеспрямованих імітаційних експериментів, обробку та інтерпретацію результатів цих експериментів.
В Україні та колишньому СРСР становлення моделювання як наукової і прикладної дисципліни, пов'язано з ім'ям члена-кореспондента АН СРСР Бусленка Н.П.
Методологічною основою для розвитку імітаційного моделювання стали роботи Н.П.Бусленка, В.М.Глушкова, Н.Н.Моісєєва, Т.І.Марчука, І.М.Коваленка. Слід зауважити, що в колишньому СРСР склалися чотири школи у сфері імітаційного моделювання. Московська - на чолі з Н.П.Бусленком. Ленінградська - на чолі з А.А.Вавіловим, Новосибірська - на чолі з Т.І.Марчуком та Київська на чолі з В.М.Глушковим.
Вказані школи не мали офіційного статусу, але їх керівники мали високий науковий авторитет і публікації основоположних робіт з питань комп'ютерного імітаційного моделювання, а їх учні очолили наукові колективи, які виконали і продовжують виконувати великий обсяг досліджень у наступних традиційних напрямах у сфері імітаційного моделювання:
- розвиток методології, методів і технологій моделювання;
- розробка засобів і систем моделювання на базі універсальних алгоритмічних мов моделювання;
- розробка пакетів моделювання широкого призначення;
- розробка проблемно-орієнтованих пакетів моделювання.
Представники Київської школи імітаційного моделювання, очолюваної академіком В.М.Глушковим, вели розробки та дослідження у всіх вказаних напрямах в області імітаційного моделювання. Інститут кібернетики є піонером в області розробки методів і засобів імітаційного моделювання на основі мов моделювання високого рівня для вітчизняних ЕОМ усіх поколінь.
Природно, що творці засобів і систем імітаційного моделювання в Україні використали за можливістю зарубіжний досвід розробки таких систем. Історія становлення і розвитку імітаційного моделювання в Україні і в СРСР пов'язана з відповідними етапами в світовій практиці в даній сфері.
Визначальними чинниками в історії імітаційного моделювання були генерації мов моделювання. Однак, протягом більше ніж 30-літньої історії змінювалися концепції, парадигми програмування та платформи, що вплинуло на специфіку відповідних етапів.
Відомі фахівці в області імітаційного моделювання Р.Ненсі та Ф.Кивіат у своїх роботах визначали декілька етапів у практиці розвитку імітаційного моделювання.
Етап 1 (1955-1960). Програми для задач моделювання розроблялися на основі таких загальновідомих універсальних мов, як FORTRAN і ALGOL.
Етап 2 (1961-1965). З'явилися перші мови моделювання: GPSS, SIMSCRIPT, SIMULA, CSL, SOL. Було розроблено так звану концепцію погляду на світ (world view).
Етап 3 (1965-1970). З'явилося друге покоління мов моделювання GPSS V, SIMSCRIPT II.5, SIMULA 67.
Етап 4 (1971-1978). Розвиток вже розроблених мов і засобів моделювання, орієнтований, передусім, на підвищення ефективності процесів моделювання та перетворення моделювання на більш простий і швидкий метод дослідження складних систем.
Роботи Зейглера (Zeigler) і Ерена (Oren) зіграли важливу роль у розв'язанні проблеми таксономії імітаційних моделей (вони ввели мету концепції моделі та схеми експерименту).
Етап 5 (1979-1984). Роки переходу від програмування до розвитку моделей. Основний акцент був перенесений на ідентифікацію інтегрованих засобів імітаційного моделювання.
Процес моделювання включає такі етапи, як створення моделі, програмування, проведення імітаційних експериментів, обробку та інтерпретацію результатів моделювання. Однак, традиційно перевага віддавалася етапу програмування. Виникаюча при цьому схема моделювання багато в чому повторює схему проведення натурних випробувань і зводиться лише до імітації траєкторій вивчених моделей. З появою імітаційних моделей змінилася концепція моделювання, яка тепер розглядається як єдиний процес побудови і дослідження моделей, що має програмну підтримку. Тепер на перше місце ставиться формальне поняття моделі, яке не тільки пояснює динаміку системи, але і служить предметом математичних досліджень. Стає можливим достовірнийаналіз багатьох практично важливих властивостей моделі (стаціонарних розподілів, малих ймовірностей, чутливості, надійності та достовірності результатів моделювання). Ці властивості особливо істотні при дослідженні високо відповідальних і повномасштабних систем, де ціна помилки є особливо високою.
Етап 6 (1985-1994). Перенесення програмного забезпечення для імітаційного моделювання на персональну ЕОМ з використанням засобів графічного інтерфейсу (для візуалізації й анімації процесів моделювання).
Етап 7 (1995-1998). Розробка засобів технологічної підтримки процесів розподіленого імітаційного моделювання на мультипроцесорних ЕОМ і мережах.
На момент початку розробки (1966 р.) першої в Україні мови моделювання систем з дискретними подіями були відомі зарубіжні аналоги таких мов, як СИМСКРИПТ, SOL і SIMULA. Але за умови того часу не було можливості придбати відповідне програмне забезпечення за кордоном. Була можливість ознайомитися з відповідними розробками тільки на рівні публікацій. Тому в Інституті кібернетики Академії Наук України було прийняте рішення про розробку власної мови і системи моделювання. Системи імітаційного моделювання розроблені в інституті відповідно до вище перелічених етапів. Всі представлені системи є оригінальними розробками, виконаними на рівні зарубіжних досягнень. У процесі створення цих систем були розроблені вхідні мови, методології та технології моделювання, забезпечена їх програмна реалізація. Важливо відзначити, що всі без виключення роботи проводилися в зв'язку з виконанням відповідальної прикладної тематики і отримали широке впровадження та застосування.
Протягом 1966-1968 рр. в Інституті кібернетики під керівництвом Т.П.Мар'яновича виконувалися роботи зі створення
Loading...

 
 

Цікаве